Yağ asitlerinin biyosentezi, bozunma sürecine karşılık gelmeyen bir dizi reaksiyonu içerir.
Özellikle özel proteinler - ACP (asil taşıyıcı proteinler) yağ asitlerinin sentezinde aracılardır. Buna karşılık, HS-KoA bir yağ asidinin parçalanmasında kullanılır.
Sitozolde yağ asidi sentezi, mitokondride yağ asidi yıkımı meydana gelir.
Yağ asidi sentezi için koenzim NADP / NADPH kullanılırken, yağ asidinin parçalanması koenzim NAD + / NADH'yi içerir.
Doku lipidlerini oluşturan yağ asitleri kısa (2-6 karbon atomlu), orta (8-12 karbon atomlu) ve uzun zincirli (molekülde 14-20 veya daha fazla karbon atomlu) olarak ayrılabilir. Hayvan dokularındaki yağ asitlerinin çoğu uzun zincirlidir. Vücuttaki yağ asitlerinin büyük çoğunluğu, molekülde çift sayıda karbon atomu içerir (C: 16, 18, 20), ancak sinir dokusunun yağlarında altı ile 22 karbon atomu dahil olmak üzere daha uzun yağ asidi molekülleri bulunur. çift bağlar.
Bir çift bağa sahip asit, tekli doymamış yağ asitlerine karşılık gelirken, iki veya daha fazla izole çift bağa sahip asitler çoklu doymamışlardır.
Tablo 2
Memelilerde esansiyel yağ asitleri
|
asit adı |
asit yapısı |
Çift bağların sayısı ve konumu |
|
Sıvı yağ |
UNCUN |
|
|
Naylon |
||
|
kaprilik |
STNUSON |
|
|
kaprik |
||
|
laurik |
С11Н21СООН |
|
|
miristik |
Spnzsun |
|
|
palmitik |
С15Н31СООН |
|
|
Stearik |
С17Н35СООН |
|
|
oleinovaya |
SPNZZUNO |
|
|
Linoleik |
С17Н31СООН |
|
|
Linolenik |
SPNZZUNO |
|
|
araşidonik |
С19Н31СООН |
4 (5, 8. 11, 14) |
Doymamış yağ asitleri genellikle cys formundadır. Bitkilerin ve balıkların yağları, bileşimlerinde daha fazla çoklu doymamış yağ asitleri içerir ve memelilerin ve kuşların yağlarının bileşiminde doymuş yağ asitleri hakimdir.
Diyet yağ asitleri ve bunların endojen biyosentezi, vücudun enerji elde etmesi ve biyomoleküllerin hidrofobik bileşenlerini oluşturması için gereklidir. Diyetteki fazla proteinler ve karbonhidratlar aktif olarak yağ asitlerine dönüştürülür ve trigliserit formunda depolanır.
Çoğu doku doymuş yağ asitlerini sentezleme yeteneğine sahiptir. Kantitatif olarak, yağ asitlerinin sentezi, öncelikle karaciğer, bağırsaklar, yağ dokusu, meme bezi, kemik iliği ve akciğerlerde önemlidir. Yağ asitlerinin oksidasyonu hücrelerin mitokondrilerinde meydana gelirse, sentezleri sitoplazmada gerçekleşir.
Vücuda yağ asitleri sağlamanın ana yolu, küçük ara moleküllerden, karbonhidrat katabolizmasının türevlerinden, bireysel amino asitlerden ve diğer yağ asitlerinden biyosentezleridir. Genellikle doymuş 16-karboksilik asit - palmitik - önce sentezlenir ve diğer tüm yağ asitleri palmitik asidin bir modifikasyonudur.
Yağ asitlerinin sentezinin tüm reaksiyonları, sitozolde bulunan bir multienzim kompleksi - yağ asitlerinin sentazı tarafından katalize edilir. Asetil-CoA, bu sentez için doğrudan bir karbon atomu kaynağıdır. Asetil-CoA moleküllerinin ana tedarikçileri şunlardır: amino asitlerin bozulması, yağ asitlerinin oksidasyonu, piruvat glikoliz.
Yağ asitlerinin sentezi için gerekli olan Malonil-CoA, asetil-CoA'nın karboksilasyonu sonucu ortaya çıkar ve gerekli NADPH, pentoz fosfat yolunda da elde edilebilir.
Asetil-CoA molekülleri esas olarak mitokondride bulunur. Bununla birlikte, iç mitokondriyal zar, asetil-CoA gibi nispeten büyük bir moleküle karşı geçirimsizdir. Bu nedenle, mitokondriden sitoplazmaya geçiş için, sitrat sentazın katılımıyla asetil-CoA, oksalik-asetik asit ile etkileşime girerek sitrik asit oluşturur:
Sitoplazmada sitrik asit, sitrat liyaz etkisi altında parçalanır:
Böylece sitrik asit, asetil-CoA için bir taşıyıcı görevi görür. Ruminantlarda, hücre sitoplazmasında sitrik asit yerine, karaciğer ve yağ dokusu hücrelerinde asetil-CoA'ya dönüştürülen polisakkaritlerden rumende oluşan asetat kullanılır.
1. Yağ asidi biyosentezinin ilk aşamasında, asetil-CoA, koenzim A'nın yapısına benzeyen, B3 vitamini ve bir sülfhidril grubu (HS) içeren özel bir açil taşıyan protein (HS-ACP) ile etkileşime girer:
2. Sentezdeki vazgeçilmez bir ara madde, asetil-CoA'nın karboksilasyonunun ATP ve biyotin içeren bir enzim olan asetil-CoA karboksilazın katılımıyla reaksiyonunda oluşan malonil-CoA'dır:
Bir karboksilaz koenzimi olarak biyotin (H vitamini), tek karbonlu bir parçayı taşımak için bir apoenzime kovalent olarak bağlanır. Asetil CoA karboksilaz, yağ asidi sentezi oranını düzenleyen çok işlevli bir enzimdir. İnsülin, karboksilazı aktive ederek yağ asidi sentezini uyarır, epinefrin ve glukagon ise tam tersi etkiye sahiptir.
3. Elde edilen malonil-S-KoA, malonil transasilaz enziminin katılımıyla HS-ACP ile etkileşime girer:
4. Asil-malonil-B-ACP-sentaz enziminin etkisi altındaki aşağıdaki yoğunlaşma reaksiyonunda, malonil-B-ACP ve asetil-B-ACP, asetoasetil-B-ACP oluşumu ile etkileşime girer:
5. Asetoasetil-B-ACP, NADP +-bağımlı redüktaz katılımı ile p-hidroksilbutiril-B-ACP oluşturmak üzere indirgenir:
7. Aşağıdaki reaksiyonda, krotonil-B-APB, butiril-B-APB oluşumu ile NADP + bağımlı redüktaz tarafından indirgenir:
Palmitik asit sentezi durumunda (C:16), altı reaksiyon döngüsünün daha tekrarlanması gerekir, her birinin başlangıcı, sentezlenen yağ asidinin karboksil ucuna malonil-B-ACP molekülünün eklenmesi olacaktır. zincir. Böylece, bir molekül malonil-B-ACP eklendiğinde, sentezlenen palmitik asidin karbon zinciri iki karbon atomu kadar artar.
8. Palmitik asit sentezi, deasilaz enziminin katılımıyla palmitil-B-ACP'den HS-ACP'nin hidrolitik bölünmesiyle tamamlanır:
Palmitik asit sentezi, tekli doymamış asitler (örneğin oleik) dahil olmak üzere diğer yağ asitlerinin sentezinin temelidir. Serbest palmitik asit, tiyokinazın katılımıyla palmitil-S-KoA'ya dönüştürülür. Palmytil-S-KoA sitoplazmada basit ve karmaşık lipidlerin sentezinde kullanılabilir veya daha uzun karbon zincirli yağ asitlerinin sentezi için karnitinin katılımıyla mitokondriye girebilir.
Mitokondride ve düz endoplazmik retikulumda, yağ asitlerinin karbon zincirini 12'den 6 karbon atomuna uzatarak 18 veya daha fazla karbon atomlu asitlerin sentezi için yağ asidi uzatma enzimlerinden oluşan bir sistem vardır. Asetil-S-KoA yerine propionil-S-KoA kullanıldığında, sentez, tek sayılı bir yağ asidi ile sonuçlanır.
Toplamda, palmitik asit sentezi aşağıdaki denklemle temsil edilebilir:
Bu sentezde sitoplazmada bulunan Asetil-S-KoA, palmitik asit molekülünün karbon atomlarının kaynağı olarak hizmet eder. Asetil-S-KoA'nın aktivasyonu için ATP gereklidir, NADPH + H + ise önemli bir indirgeyici ajandır. NADPH + + H + karaciğerde pentoz fosfat yolunun reaksiyonlarında oluşur. Yağ asidi sentezi ancak hücrede bu temel bileşenlerin varlığında gerçekleşir. Sonuç olarak, yağ asitlerinin biyosentezi, işlemi NADPH2 formunda asetil radikalleri, C02 ve H2 ile besleyen glikoz gerektirir.
HS-ACP dahil olmak üzere yağ asidi biyosentezinin tüm enzimleri, hücrenin sitoplazmasında, yağ asidi sentetaz adı verilen bir multienzim kompleksi formundadır.
Oleik (doymamış) asidin bir çift bağla sentezi, doymuş stearik asidin oksijen varlığında NADPH + H + ile reaksiyonu nedeniyle oluşur:
Hepatositlerde ve emziren hayvanların meme bezlerinde, yağ asitlerinin sentezi için gerekli olan NADPH 2, pentoz fosfat yolu ile sağlanır. Çoğu ökaryotta yağ asitlerinin sentezi yalnızca sitoplazmada meydana gelirse, fotosentetik bitki hücrelerinde yağ asitlerinin sentezi kloroplastların stromasında gerçekleşir.
Karbon zincirinin metil ucuna yakın çift bağlara sahip linoleik (C 17 H 31 COOH), linolenik (C 17 H 29 COOH) çoklu doymamış yağ asitleri, memelilerde sentezlenmezler çünkü gerekli enzimler (desatürazlar) yoktur. Molekülde doymamış bağların oluşmasını sağlar. Ancak araşidonik asit (C19H31COOH) linoleik asitten sentezlenebilir. Buna karşılık, araşidonik asit, prostaglandinlerin sentezinde bir öncüdür. Bitkilerin, linoleik ve linolenik asitlerin sentezinde gerekli enzimlerin katılımıyla karbon zincirinin 12 ve 15 pozisyonlarındaki çift bağları sentezleyebildiğine dikkat edin.
Tüm çoklu doymamış yağ asitlerinin ana rolü muhtemelen biyolojik membranlarda akış özellikleri sağlamaktır. Bu, daha düşük organizmaların, örneğin farklı ortam sıcaklıklarında, akışkanlıklarından dolayı fosfolipitlerin yağ asitlerinin bileşimini değiştirme yeteneğine sahip oldukları gerçeğiyle doğrulanır. Bu, çift bağ yağ asitlerinin oranını artırarak veya yağ asitlerinin doymamışlık derecesini artırarak elde edilir.
Çoklu doymamış bir yağ asidinin yapısındaki herhangi bir çift bağın metilen karbonu, serbest radikallerin oluşumu ile hidrojen giderme ve oksijen fiksasyonuna çok duyarlıdır. Bu şekilde oluşturulan hidroperoksit molekülleri, esas olarak malondialdehit formunda dialdehitler oluşturur. İkincisi, sitotoksisite, mutajenite, membran bozulması ve enzim modifikasyonuna yol açan çapraz bağlanmaya neden olabilir. Malonik aldehitin polimerizasyonu, yaşla birlikte bazı dokularda biriken çözünmeyen pigment lipofuskin'i oluşturur.
Biyokimyasal düzeyde çoklu doymamış yağ asitlerine olan ilgi, doymuş yağ asitleri düzeyine göre yüksek düzeyde çoklu doymamış yağ asitleri içeren diyetlerin vücuttaki kolesterol düzeylerini düşürmeye yardımcı olduğunu gösteren çalışmalarla ilişkilidir.
Açlıktan ölmek üzere olan bir hayvanın vücudunda, daha sonra yüksek seviyede karbonhidrat ve düşük seviyede yağ içeren bir diyetin mevcudiyeti ile, kovalent modifikasyon ve birkaç için yağ asitlerinin sentezi nedeniyle asetil-CoA karboksilazın aktivitesi önemli ölçüde artar. günler. Bu, yağ metabolizmasının düzenlenmesinin uyarlanabilir bir kontrolüdür. Vücuttaki yağ asitlerinin sentezi ve oksidasyonu birbirine bağlı süreçlerdir. Bir hayvan aç kaldığında, adrenalin, glukagon gibi hormonların etkisi altında yağ hücrelerinin lipaz aktivitesinin artması nedeniyle kandaki serbest yağ asitleri seviyesi yükselir. NADPH + H + moleküllerini NADP ~'ye dönüştüren yağ asitlerinin biyosentezi, glikozun pentoz fosfat yolu yoluyla parçalanmasına neden olur. Bu nedenle, glikoz, sadece asetil radikallerini değil, aynı zamanda NADPH + H + formundaki koenzimleri de sağlayan yağ asitlerinin biyosentezinde vazgeçilmezdir.
Serbest yağ asitleri, esterleşmemiş yağ asitlerinin ana taşıyıcıları olan serum albüminine bağlanır. Albümin ile kombinasyon halinde, yağ asitleri belirli bir zaman periyodunda çeşitli dokular için aktif bir enerji taşıma kaynağını temsil eder. Ancak enerjisinin neredeyse tamamını glikozdan alan sinir dokusu, albümin ile ilişkili yağ asitlerini enerji için kullanamaz.
Kandaki serbest yağ asitlerinin konsantrasyonu nispeten sabittir (0,6 mM). Yarı ömürleri sadece iki dakikadır. Karaciğer, trigliseritlerin sentezinde yağ asitlerini yoğun bir şekilde içerir ve bunları kan dolaşımına giren düşük yoğunluklu lipoproteinlere (LDL) bağlar. LDL kolesterol, kan plazma kolesterolünü çeşitli dokulara, kan damarlarının duvarlarına taşır.
Daha önce, bölünme süreçlerinin, yağ asitlerinin sentezi de dahil olmak üzere, sentez süreçlerinin tersine çevrilmesi olduğu varsayıldı, oksidasyonlarının tersi bir süreç olarak kabul edildi.
Şimdi, β-oksidasyon reaksiyonunun biraz değiştirilmiş bir dizisini içeren mitokondriyal yağ asidi biyosentez sisteminin, sadece vücutta zaten mevcut olan orta zincirli yağ asitlerini uzattığı, asetilden palmitik asidin tam biyosentezinin ise uzatıldığı tespit edilmiştir. -CoA aktif olarak ilerliyor mitokondri dışında tamamen farklı bir yolda.
Yağ asidi biyosentez yolunun bazı önemli özelliklerini ele alalım.
1. Sentez, mitokondriyal matriste meydana gelen bozunmanın aksine sitozolde gerçekleşir.
2. Yağ asidi sentezinin ara ürünleri, asil transfer proteininin (ACP) sülfhidril gruplarına kovalent olarak bağlanırken, yağ asidi bölünmesinin ara ürünleri koenzim A'ya bağlanır.
3. Yüksek organizmalarda yağ asitlerinin sentezi için birçok enzim, yağ asidi sentetaz adı verilen bir multienzim kompleksi halinde organize edilir. Tersine, yağ asitlerinin parçalanmasını katalize eden enzimler ilişki kurmaya isteksiz görünmektedir.
4. Büyüyen yağ asidi zinciri, asetil-CoA'dan türetilen iki karbonlu bileşenlerin ardışık olarak eklenmesiyle uzatılır. Malonil-APB, uzama aşamasında aktifleştirilmiş bir bikarbon bileşenleri donörü görevi görür. Uzama reaksiyonu, CO2 salınımı ile tetiklenir.
5. Yağ asitlerinin sentezinde indirgeyici bir maddenin rolü NADPH tarafından oynanır.
6. Mn 2+ da reaksiyonlara katılır.
7. Yağ asidi sentetaz kompleksinin etkisi altındaki uzama, palmitat oluşumu aşamasında durur (C 16). Çift bağların daha fazla uzaması ve eklenmesi diğer enzim sistemleri tarafından gerçekleştirilir.
malonil koenzim A oluşumu
Yağ asidi sentezi, asetil-CoA'nın malonil-CoA'ya karboksilasyonu ile başlar. Bu geri dönüşü olmayan reaksiyon, yağ asitlerinin sentezinde çok önemli bir adımdır.
Malonil-CoA'nın sentezi şu şekilde katalize edilir: asetil CoA karboksilaz ve ATR'nin enerjisi pahasına gerçekleştirilir. Asetil-CoA'nın karboksilasyonu için CO2 kaynağı bikarbonattır.
Pirinç. malonil-CoA sentezi
Asetil CoA karboksilaz, prostetik grup olarak içerir biyotin.
Pirinç. biyotin
Enzim, her biri biyotin içeren değişken sayıda aynı alt birimden oluşur. biyotinkarboksilaz, karboksibiyotin transfer proteini, transkarboksilaz, ayrıca düzenleyici allosterik merkez, yani. temsil etmek polienzim kompleksi. Biyotinin karboksil grubu, karboksibiyotin transfer proteininin lizin tortusunun ε-amino grubuna kovalent olarak bağlıdır. Oluşan kompleksteki biyotin bileşeninin karboksilasyonu, ikinci alt birim olan biyotin karboksilaz tarafından katalize edilir. Sistemin üçüncü bileşeni olan transkarboksilaz, aktifleştirilmiş CO2'nin karboksibiyotinden asetil-CoA'ya transferini katalize eder.
Biotin enzimi + ATP + HCO 3 - ↔ CO 2 ~ Biotin enzimi + ADP + Pi,
CO 2 ~ Biyotin-enzim + Asetil-CoA ↔ Molonil-CoA + Biyotin-enzim.
Biyotin ile onu taşıyan protein arasındaki bağın uzunluğu ve esnekliği, aktive edilmiş karboksil grubunun enzim kompleksinin bir aktif merkezinden diğerine hareket etmesini mümkün kılar.
Ökaryotlarda asetil CoA karboksilaz, enzimatik aktiviteden (450 kDa) yoksun bir protomer veya aktif bir filamentli polimer olarak bulunur. Birbirlerine dönüşümleri allosterik olarak düzenlenir. Anahtar allosterik aktivatör sitrat Bu, dengeyi enzimin aktif lifli formuna kaydırır. Biyotinin substratlara göre optimum oryantasyonu lifli formda elde edilir. Sitratın aksine, palmitoil-CoA, dengeyi inaktif protomerik forma kaydırır. Böylece, son ürün olan palmitoil-CoA, yağ asidi biyosentezindeki ilk kritik adımı engeller. Bakterilerde asetil CoA karboksilazın düzenlenmesi ökaryotlardakinden keskin bir şekilde farklıdır, çünkü onlarda yağ asitleri bir yedek yakıt değil, esas olarak fosfolipidlerin öncüleridir. Burada sitratın bakteriyel asetil CoA karboksilaz üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Sistemin transkarboksilaz bileşeninin aktivitesi, yağ asitlerinin sentezini bakterilerin büyümesi ve bölünmesi ile koordine eden guanin nükleotitleri tarafından düzenlenir.
Hücre sitozolündeki yağ asitlerinin sentezi için yapı taşı, iki şekilde oluşan asetil-CoA'dır: ya piruvatın oksidatif dekarboksilasyonunun bir sonucu olarak. (bkz. Şekil 11, Aşama III) veya yağ asitlerinin b-oksidasyonunun bir sonucu olarak (bkz. Şekil 8).
Şekil 11 - Karbonhidratların lipidlere dönüşüm şeması
Glikoliz sırasında oluşan piruvatın asetil-CoA'ya dönüşümünün ve yağ asitlerinin β-oksidasyonu sırasında oluşumunun mitokondride gerçekleştiğini hatırlayın. Yağ asitlerinin sentezi sitoplazmada gerçekleşir. İç mitokondriyal zar asetil-CoA'ya karşı geçirimsizdir. Sitoplazmaya girişi, sitoplazmada asetil-CoA, oksaloasetat veya karnitine dönüştürülen sitrat veya asetilkarnitin formunda kolaylaştırılmış difüzyon tipi ile gerçekleştirilir. Bununla birlikte, asetil-coA'nın mitokondriden sitozole ana transfer yolu sitrattır (bkz. Şekil 12).
Başlangıçta, intramitokondriyal asetil-CoA, sitratı oluşturmak için oksaloasetat ile reaksiyona girer. Reaksiyon, sitrat sentaz enzimi tarafından katalize edilir. Ortaya çıkan sitrat, özel bir trikarboksilat taşıma sistemi kullanılarak mitokondriyal zardan sitozole taşınır.
Sitozolde sitrat, HS-CoA ve ATP ile reaksiyona girer, tekrar asetil-CoA ve oksaloasetata ayrışır. Bu reaksiyon, ATP sitrat liyaz tarafından katalize edilir. Zaten sitozolde, sitozolik dikarboksilat taşıma sisteminin katılımıyla oksaloasetat, oksaloasetata oksitlendiği mitokondriyal matrise geri döner ve böylece mekik döngüsünü tamamlar:
Şekil 12 - Asetil-CoA'nın mitokondriden sitozole transfer şeması
Doymuş yağ asitlerinin biyosentezi, b-oksidasyonlarının tersi yönde gerçekleşir, yağ asitlerinin hidrokarbon zincirlerinin oluşumu, iki karbonlu bir parçanın (C2) - asetil-CoA'nın ardışık olarak eklenmesi nedeniyle gerçekleştirilir. uçları (bkz. Şekil 11, aşama IV.).
Yağ asidi biyosentezinin ilk reaksiyonu, CO2, ATP ve Mn iyonları gerektiren asetil-CoA'nın karboksilasyonudur. Bu reaksiyon, asetil-CoA - karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Enzim prostetik grup olarak biotin (H vitamini) içerir. Reaksiyon iki aşamada ilerler: 1 - ATP'nin katılımıyla biyotinin karboksilasyonu ve II - karboksil grubunun asetil-CoA'ya transferi, bunun sonucunda malonil-CoA oluşur:
Malonil-CoA, yağ asidi biyosentezinin ilk spesifik ürünüdür. Uygun bir enzim sisteminin varlığında malonil-CoA hızla yağ asitlerine dönüştürülür.
Yağ asidi biyosentezinin hızının hücredeki şeker içeriği tarafından belirlendiğine dikkat edilmelidir. İnsan ve hayvanların yağ dokusundaki glikoz konsantrasyonundaki artış ve glikoliz hızındaki artış, yağ asitlerinin sentezini uyarır. Bu, yağ ve karbonhidrat metabolizmasının birbiriyle yakından ilişkili olduğunu gösterir. Burada asetil-CoA karboksilaz tarafından katalize edilen malonil-CoA'ya dönüşümü ile asetil-CoA'nın karboksilasyon reaksiyonu önemli bir rol oynar. İkincisinin aktivitesi iki faktöre bağlıdır: sitoplazmada yüksek moleküler ağırlıklı yağ asitlerinin ve sitratın varlığı.
Yağ asitlerinin birikimi, biyosentezleri üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir, yani. karboksilaz aktivitesini inhibe eder.
Asetil-CoA karboksilazın bir aktivatörü olan sitrat özel bir rol oynar. Sitrat aynı zamanda karbonhidrat ve yağ metabolizmasının bağlantı halkası rolünü oynar. Sitoplazmada sitrat, yağ asitlerinin sentezini uyarmada çifte etkiye sahiptir: ilk olarak, asetil-CoA karboksilaz aktivatörü olarak ve ikinci olarak, bir asetil grubu kaynağı olarak.
Yağ asitlerinin sentezinin çok önemli bir özelliği, tüm ara sentez ürünlerinin bir açil transfer proteinine (HS-ACP) kovalent olarak bağlı olmasıdır.
HS-ACP, termal olarak kararlı, aktif bir HS grubu içeren ve prostetik grubunda pantotenik asit (B3 vitamini) içeren düşük moleküler ağırlıklı bir proteindir. HS-ACP'nin işlevi, yağ asitlerinin b-oksidasyonundaki enzim A'nın (HS-CoA) işlevine benzer.
Bir yağ asitleri zinciri oluşturma sürecinde, ara ürünler ABP ile ester bağları oluşturur (bkz. Şekil 14):
Yağ asidi zincir uzatma döngüsü dört reaksiyonu içerir: 1) asetil-ACP'nin (C2) malonil-ACP (C3) ile yoğunlaştırılması; 2) kurtarma; 3) dehidrasyon ve 4) yağ asitlerinin ikinci indirgenmesi. İncirde. Şekil 13, yağ asitlerinin sentezi için bir şemayı göstermektedir. Bir yağ asidi zinciri uzatma döngüsü, dört ardışık reaksiyonu içerir.
Şekil 13 - Yağ asitlerinin sentezi şeması
Birinci reaksiyonda (1) - yoğunlaşma reaksiyonu - asetil ve malonil grupları, aynı anda CO2 (C 1) salınımı ile asetoasetil-ABP oluşturmak üzere birbirleriyle etkileşime girer. Bu reaksiyon, yoğunlaştırıcı enzim b-ketoasil-ABP sentetaz tarafından katalize edilir. Malonil-ACP'den ayrılan CO2, asetil-ACP'nin karboksilasyon reaksiyonunda yer alan CO2 ile aynıdır. Böylece yoğuşma reaksiyonu sonucunda iki (C2) ve üç karbonlu (C3) bileşenlerden dört karbonlu bir bileşik (C4) oluşur.
İkinci reaksiyonda (2), b-ketoasil-ACP redüktaz, asetoasetil-ACP tarafından katalize edilen bir indirgeme reaksiyonu, b-hidroksibutiril-ACP'ye dönüştürülür. İndirgeyici ajan NADPH + H+'dır.
Döngü-dehidrasyonun üçüncü reaksiyonunda (3) - bir su molekülü, krotonil-ACP oluşumu ile b-hidroksibutiril-ACP'den ayrılır. Reaksiyon, b-hidroksiasil-ACP-dehidrataz tarafından katalize edilir.
Döngünün dördüncü (son) reaksiyonu (4), krotonil-ACP'nin butiril-ACP'ye indirgenmesidir. Reaksiyon, enoil-ACP redüktazın etkisi altında ilerler. İndirgeyici maddenin buradaki rolü, ikinci molekül NADPH + H + tarafından oynanır.
Daha sonra reaksiyon döngüsü tekrarlanır. Palmitik asidin (C 16) sentezlendiğini varsayalım. Bu durumda, butiril-ACP'nin oluşumu, her birinin başlangıcının molonil-ACP (C3) molekülünün eklenmesi olan 7 döngünün sadece ilkinde tamamlanır - reaksiyonun (5) karboksil ucuna. büyüyen yağ asidi zinciri. Bu, karboksil grubunu CO2 (C 1) formunda ayırır. Bu süreç aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
С 3 + С 2 ® С 4 + С 1 - 1 döngü
С 4 + С 3 ® С 6 + С 1 - 2 çevrim
С 6 + С 3 ® С 8 + С 1-3 çevrim
С 8 + С 3 ® С 10 + С 1 - 4 döngü
С 10 + С 3 ® С 12 + С 1 - 5 döngü
С 12 + С 3 ® С 14 + С 1 - 6 çevrim
C 14 + C 3 ® C 16 + C 1 - 7 çevrim
Sadece daha yüksek doymuş yağ asitleri değil, aynı zamanda doymamış olanlar da sentezlenebilir. Tekli doymamış yağ asitleri, açil-CoA oksijenaz tarafından katalize edilen oksidasyon (desatürasyon) sonucu doymuş yağ asitlerinden oluşur. Bitki dokularından farklı olarak, hayvan dokularının doymuş yağ asitlerini doymamış yağ asitlerine dönüştürme yeteneği çok sınırlıdır. En yaygın iki tekli doymamış yağ asidinin - palmitooleik ve oleik - palmitik ve stearik asitlerden sentezlendiği bulundu. İnsanlar dahil memelilerin vücudunda linoleik (C 18: 2) ve linolenik (C 18: 3) asitler, örneğin stearik asitten (C 18: 0) oluşturulamaz. Bu asitler esansiyel yağ asitleri olarak sınıflandırılır. Esansiyel yağ asitleri arasında araşidik asit de bulunur (C20:4).
Yağ asitlerinin desatürasyonu (çift bağ oluşumu) ile birlikte uzama (uzama) da meydana gelir. Ayrıca, bu işlemlerin her ikisi de birleştirilebilir ve tekrarlanabilir. Yağ asidi zincirinin uzaması, malonil-CoA ve NADPH + H+ katılımıyla karşılık gelen asil-CoA'ya sırayla bikarbon fragmanlarının eklenmesiyle gerçekleşir.
Şekil 14, desatürasyon ve uzama reaksiyonlarında palmitik asidin dönüştürülmesine yönelik yolları göstermektedir.
Şekil 14 - Doymuş yağ asitlerinin dönüşüm şeması
doymamış
Herhangi bir yağ asidinin sentezi, deasilaz enziminin etkisi altında HS-ACP'nin açil-ACP'den ayrılmasıyla tamamlanır. Örneğin:
Elde edilen açil-CoA, yağ asidinin aktif formudur.
Hayvanların ve insanların polisakkaritleri depolama yeteneği oldukça sınırlı olduğundan, vücudun acil enerji gereksinimini ve "depolama kapasitesini" aşan miktarlarda elde edilen glikoz, yağ asitleri ve gliserol sentezi için bir "yapı malzemesi" olabilir. Buna karşılık, gliserolün katılımıyla yağ asitleri, yağ dokularında biriken trigliseritlere dönüştürülür.
Kolesterol ve diğer sterollerin biyosentezi de önemli bir süreçtir. Kantitatif olarak kolesterol sentez yolu çok önemli olmasa da vücutta kolesterolden çok sayıda biyolojik olarak aktif steroid oluşması nedeniyle büyük önem taşımaktadır.
Vücutta daha yüksek yağ asitlerinin sentezi
Şu anda, hayvanların ve insanların vücudundaki yağ asitlerinin biyosentez mekanizması ve bu süreci katalize eden enzim sistemleri yeterince incelenmiştir. Dokulardaki yağ asitlerinin sentezi hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Mitokondride ise var olan yağ asitleri 1 zincirlerinin uzaması meydana gelir.
1 In vitro deneyler, izole edilmiş mitokondrinin, etiketli asetik asidi uzun zincirli yağ asitlerine dahil etme konusunda ihmal edilebilir bir yeteneğe sahip olduğunu göstermiştir.Örneğin, palmitik asidin karaciğer hücrelerinin sitoplazmasında ve karaciğer hücrelerinin mitokondrilerinde, sitoplazmada zaten sentezlenmiş palmitik asit hücreleri temelinde veya eksojen kaynaklı yağ asitleri temelinde sentezlendiği bulunmuştur, yani, bağırsaktan alınanlar, 18, 20 ve 22 karbon atomu içeren yağ asitleridir. Bu durumda, mitokondride yağ asitlerinin sentez reaksiyonları, esasen yağ asitlerinin oksidasyonunun ters reaksiyonlarıdır.
Yağ asitlerinin mekanizmasındaki ekstramitokondriyal sentezi (temel, ana), oksidasyon sürecinden keskin bir şekilde farklıdır. Hücre sitoplazmasında yağ asitlerinin sentezi için yapı taşı, esas olarak mitokondriyal asetil-CoA'dan türetilen asetil-CoA'dır. Sitoplazmada karbon dioksit veya bikarbonat iyonunun varlığının yağ asitlerinin sentezi için önemli olduğu da tespit edilmiştir. Ayrıca sitratın hücre sitoplazmasında yağ asitlerinin sentezini uyardığı bulunmuştur. Oksidatif dekarboksilasyon sırasında mitokondride oluşan asetil-CoA'nın hücre sitoplazmasına difüze olamadığı, çünkü mitokondriyal membranın bu substratı geçirmediği bilinmektedir. Mitokondriyal asetil-CoA'nın oksaloasetat ile etkileşime girerek, hücrenin sitoplazmasına serbestçe nüfuz eden ve asetil-CoA ve oksaloasetata parçalandığı sitrat oluşumuna neden olduğu gösterilmiştir:
Bu nedenle, bu durumda sitrat, asetil radikalinin bir taşıyıcısı olarak hareket eder.
İntramitokondriyal asetil-CoA'nın hücre sitoplazmasına aktarılmasının başka bir yolu daha vardır. Bu karnitin yoludur. Yukarıda karnitinin, yağ asitlerinin oksidasyonu sırasında sitoplazmadan mitokondriye açil gruplarının taşıyıcısı rolü oynadığından bahsedilmiştir. Görünüşe göre, bu rolü ters işlemde, yani asetil radikali de dahil olmak üzere asil radikallerinin mitokondriden hücrenin sitoplazmasına transferinde gerçekleştirebilir. Bununla birlikte, yağ asitlerinin sentezi söz konusu olduğunda, asetil-CoA'nın transferi için bu yol ana yol değildir.
Yağ asidi sentezi sürecini anlamadaki en önemli adım, asetil-CoA karboksilaz enziminin keşfiydi. Bu kompleks biyotin içeren enzim, malonil-CoA'nın (HOOC-CH2-CO-S-CoA) asetil-CoA ve CO2'den ATP'ye bağlı sentezini katalize eder.
Bu reaksiyon iki aşamada gerçekleşir:
Sitratın asetil-CoA-karboksilaz reaksiyonunun bir aktivatörü olarak hareket ettiği bulundu.
Malonil-CoA, yağ asidi biyosentezinin ilk spesifik ürünüdür. Uygun bir enzimatik sistemin varlığında malonil-CoA (sırasıyla asetil-CoA'dan oluşur) hızla yağ asitlerine dönüştürülür.
Daha yüksek yağ asitlerini sentezleyen enzim sistemi, belirli bir şekilde birbirine bağlı birkaç enzimden oluşur.
Şu anda, yağ asitlerinin sentez süreci, E. coli ve diğer bazı mikroorganizmalarda ayrıntılı olarak incelenmiştir. E. coli'de yağ asidi sentetaz adı verilen bir çoklu enzim kompleksi, bir asil transfer proteini (ACP) ile bağlantılı yedi enzimden oluşur. Bu protein nispeten termostabildir, serbest HS-rpyny'ye sahiptir ve neredeyse tüm aşamalarında daha yüksek yağ asitlerinin sentezinde yer alır. APB'nin bağıl moleküler ağırlığı yaklaşık 10.000 daltondur.
Yağ asitlerinin sentezi sırasında meydana gelen reaksiyonların sırası aşağıdadır:
Daha sonra reaksiyon döngüsü tekrarlanır. Palmitik asidin (C16) sentezlendiğini varsayalım; bu durumda, butiril-ACP'nin oluşumu, her birinin başlangıcının malonil-ACP molekülünün büyüyen yağ asidi zincirinin karboksil ucuna bağlanması olduğu yedi döngünün yalnızca ilkinde sona erer. Bu, HS-ACP molekülünü ve malonil-ACP'nin distal karboksil grubunu CO2 formunda ayırır. Örneğin, ilk döngüde oluşan butiril-APB, malonil-APB ile etkileşime girer:
Yağ asitlerinin sentezi, deasilaz enziminin etkisi altında HS-ACP'nin asil-ACP'den ayrılmasıyla sona erer, örneğin:
Palmitik asit sentezi için genel denklem aşağıdaki gibi yazılabilir:
Veya asetil-CoA'dan bir malonil-CoA molekülünün oluşumunun bir molekül ATP ve bir molekül CO2 gerektirdiği göz önüne alındığında, toplam denklem aşağıdaki gibi gösterilebilir:
Yağ asidi biyosentezinin ana aşamaları bir diyagram şeklinde gösterilebilir.
β-oksidasyon ile karşılaştırıldığında, yağ asitlerinin biyosentezi bir dizi karakteristik özelliğe sahiptir:
- yağ asitlerinin sentezi esas olarak hücrenin sitoplazmasında gerçekleştirilir ve oksidasyon mitokondride gerçekleştirilir;
- CO2'nin (bir biyotin enzimi ve ATP varlığında) asetil-CoA ile bağlanmasıyla oluşan yağ asitleri malonil-CoA'nın biyosentezine katılım;
- yağ asitlerinin sentezinin tüm aşamalarında bir asil transfer proteini (HS-APB) yer alır;
- koenzim NADPH 2'nin yağ asitlerinin sentezi ihtiyacı. Vücuttaki ikincisi, kısmen NADP'nin malat (malik asit + NADP-piruvik asit + CO) ile indirgenmesinin bir sonucu olarak pentoz döngüsünün (heksoz-monofosfat "şant") reaksiyonlarında kısmen (% 50 oranında) oluşur. 2 + NADPH 2);
- enoil-ACP-redüktaz reaksiyonundaki çift bağın restorasyonu, NADPH 2'nin ve prostetik grubu bir flavin mononükleotidi (FMN) olan bir enzimin katılımıyla gerçekleşir;
- yağ asitlerinin sentezi sürecinde, konfigürasyonlarında D serisi yağ asitleri ile ilgili ve yağ asitlerinin oksidasyonu sırasında - L serisinin hidroksi türevleri ile ilgili hidroksi türevleri oluşur.
Doymamış yağ asitlerinin oluşumu
Memeli dokularında, terminal metil grubu ile en yakın çift bağ arasındaki alifatik zincirin uzunluğu bakımından farklılık gösteren dört aileye atfedilebilen doymamış yağ asitleri bulunur:
En yaygın iki tekli doymamış yağ asidinin - palmitooleik ve oleik - palmitik ve stearik asitlerden sentezlendiği tespit edilmiştir. Bu asitlerin molekülündeki çift bağ, spesifik oksijenaz ve moleküler oksijenin katılımıyla karaciğer hücrelerinin ve yağ dokusunun mikrozomlarına verilir. Bu reaksiyonda, bir oksijen molekülü, bir çifti substrata (Asil-CoA) ve diğeri NADPH 2'ye ait olan iki çift elektronun alıcısı olarak kullanılır:
Aynı zamanda, insan dokuları ve bir dizi hayvan, linoleik ve linolenik asitleri sentezleyemez, ancak bunları yiyeceklerle almalıdır (bu asitlerin sentezi bitkiler tarafından gerçekleştirilir). Bu bağlamda sırasıyla iki ve üç çift bağ içeren linoleik ve linolenik asitlere esansiyel yağ asitleri denir.
Memelilerde bulunan diğer tüm çoklu doymamış asitler, zincir uzatma ve/veya yeni çift bağların eklenmesiyle dört öncüden (palmitooleinoid, oleik, linoleik ve linolenik kyolot) oluşturulur. Bu süreç mitokondriyal ve mikrozomal enzimlerin katılımıyla gerçekleşir. Örneğin, araşidonik asit sentezi aşağıdaki şemaya göre gerçekleşir:
Çoklu doymamış yağ asitlerinin biyolojik rolü, yeni bir fizyolojik olarak aktif bileşik sınıfının - prostaglandinlerin keşfiyle bağlantılı olarak büyük ölçüde açıklığa kavuşturulmuştur.
trigliserit biyosentezi
Yağ asitlerinin biyosentez hızının büyük ölçüde trigliseritlerin ve fosfolipidlerin oluşum hızı tarafından belirlendiğine inanmak için nedenler vardır, çünkü serbest yağ asitleri dokularda ve kan plazmasında küçük miktarlarda bulunur ve normalde birikmez.
Trigliseritlerin sentezi gliserol ve yağ asitlerinden (esas olarak stearik, palmitik ve oleik) oluşur. Dokularda trigliserit biyosentezinin yolu, bir ara ürün olarak gliserol-3-fosfat oluşumu yoluyla ilerler. Gliserol kinaz enziminin aktivitesinin yüksek olduğu bağırsak duvarında olduğu gibi böbreklerde de gliserol, gliserol-3-fosfat oluşturmak üzere ATP tarafından fosforile edilir:
Yağ dokusu ve kaslarda, gliserol kinazın çok düşük aktivitesi nedeniyle, gliserol-3-fosfat oluşumu esas olarak glikoliz veya glikojenoliz ile ilişkilidir. 1 Yağ dokusundaki glikoz içeriğinin düşük olduğu durumlarda (örneğin açlık sırasında), sadece az miktarda gliserol-3-fosfat oluşur ve lipoliz sırasında açığa çıkan serbest yağ asitleri, trigliseritlerin yeniden sentezi için kullanılamaz, bu nedenle yağ asitleri yağ dokusunu terk eder ... Aksine, yağ dokusunda glikolizin aktivasyonu, içindeki trigliseritlerin ve ayrıca bileşimlerinde bulunan yağ asitlerinin birikmesini teşvik eder. Glikozun glikolitik ayrışma sürecinde dioksiaseton fosfatın oluştuğu bilinmektedir. İkincisi, sitoplazmik NAD'ye bağlı gliserol fosfat dehidrojenaz varlığında gliserol-3-fosfata dönüşebilir:
Karaciğerde, gliserol-3-fosfat oluşumu için her iki yol da gözlenir.
Oluşan gliserol-3-fosfat, bir yağ asidinin CoA-türevinin iki molekülü tarafından açillenir (yani, bir yağ asidinin "aktif" formları) 2. 2 Bazı mikroorganizmalarda, örneğin E. coli'de, açil grubunun donörü CoA-proxy değil, yağ asitlerinin ACP-türevleridir. Sonuç olarak, fosfatidik asit oluşur:
Fosfatidik asidin hücrelerde son derece küçük miktarlarda bulunmasına rağmen, trigliseritlerin ve gliserofosfolipidlerin biyosentezinde ortak olan çok önemli bir ara ürün olduğuna dikkat edin (şemaya bakın).
Trigliseritler sentezleniyorsa, belirli bir fosfataz (fosfatidat fosfataz) kullanılarak fosfatidik asit defosforile edilir ve 1,2-digliserit oluşur:
Trigliseritlerin biyosentezi, elde edilen 1,2-digliseridin üçüncü bir asil-CoA molekülü ile esterleştirilmesiyle tamamlanır:
Gliserofosfolipidlerin biyosentezi
En önemli gliserofosfolipidlerin sentezi, esas olarak hücrenin endoplazmik retikulumunda lokalizedir. İlk olarak, sitidin trifosfat (CTP) ile tersinir bir reaksiyonun bir sonucu olarak fosfatidik asit, sitidin difosfat digliseride (CDP-digliserit) dönüştürülür:
Daha sonra, her biri karşılık gelen bir enzim tarafından katalize edilen müteakip reaksiyonlarda, sitidin monofosfat, CDP-digliserit molekülünden iki bileşikten biri tarafından yer değiştirir - serin veya inositol, fosfatidilserin veya fosfatidilinositol veya 3-fosfatidil-gliserol-1- oluşturur. fosfat. Örnek olarak, fosfatidilserin oluşumunu veriyoruz:
Buna karşılık, fosfatidilserin, fosfatidiletanolamin oluşturmak üzere dekarboksilatlanabilir:
Fosfatidl etanolamin, fosfatidilkolinin bir öncüsüdür. Üç metil grubunun, üç S-adenosilmetiyonin molekülünden (bir metil grubu donörü) etanolamin tortusunun amino grubuna sıralı transferinin bir sonucu olarak, fosfatidilkolin oluşur:
Hayvan hücrelerinde fosfatidiletanolamin ve fosfatidilkolin sentezi için başka bir yol daha vardır. Bu yol ayrıca taşıyıcı olarak CTP'yi kullanır, ancak fosfatidik asit değil, fosforilkolin veya fosforiletanolamin (şema).
kolesterol biyosentezi
Bu yüzyılın 60'larında, Bloch ve ark. Metil ve karboksil gruplarında 14C ile işaretlenmiş asetatın kullanıldığı deneylerde, asetik asidin her iki karbon atomunun da karaciğer kolesterolünde yaklaşık olarak eşit miktarlarda yer aldığını gösterdi. Ayrıca kolesterolün tüm karbon atomlarının asetattan türetildiği gösterilmiştir.
Daha sonra, Linen, Redney, Polyak, Kornforth, A.N. Klimov ve diğer araştırmacıların çalışmaları sayesinde, 35'ten fazla enzimatik reaksiyonu numaralandıran kolesterolün enzimatik sentezinin ana detayları netleştirildi. Kolesterol sentezinde üç ana aşama ayırt edilebilir: birincisi aktif asetatın mevalonik aside dönüşümü, ikincisi mevalonik asitten skualen oluşumu ve üçüncüsü skualenin kolesterole siklizasyonudur.
İlk olarak, aktif asetatı mevalonik aside dönüştürme adımını düşünün. Asetil-CoA'dan mevalonik asit sentezindeki ilk aşama, tersinir bir tiolaz reaksiyonu yoluyla asetoasetil-CoA'nın oluşumudur:
Daha sonra asetoasetil-CoA'nın, hidroksimetilglutaril-CoA sentazın (HMG-CoA sentaz) katılımıyla üçüncü asetil-CoA molekülü ile yoğunlaştırılması, β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA oluşumunu verir:
Keton cisimlerinin oluşumu hakkında konuştuğumuzda mevalonik asit sentezinin bu ilk aşamalarını zaten dikkate aldığımızı unutmayın. Ayrıca, NADP'ye bağlı hidroksimetilglutaril-CoA redüktazın (HMG-CoA redüktaz) etkisi altındaki β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA, karboksil gruplarından birinin indirgenmesi ve HS-KoA'nın ortadan kaldırılması sonucunda dönüştürülür. mevalonik asit:
HMG-CoA redüktaz reaksiyonu, kolesterol biyosentez zincirindeki ilk pratik olarak geri dönüşü olmayan reaksiyondur ve önemli bir serbest enerji kaybıyla (yaklaşık 33.6 kJ) ilerler. Bu reaksiyonun kolesterol biyosentez hızını sınırladığı bulundu.
Mevalonik asit için klasik biyosentez yolu ile birlikte, β-hidroksi-β-metilglutaril-CoA'nın bir ara substrat olarak oluşturulmadığı, ancak β-hidroksi-β-metilglutarnl-S-ACP'nin oluşturulduğu ikinci bir yol vardır. Bu yolun reaksiyonları, görünüşe göre, asetoasetil-S-ACP oluşumuna kadar yağ asidi biyosentezinin ilk aşamalarıyla aynıdır. Asetil-CoA'yı malonil-CoA'ya dönüştüren bir enzim olan Asetil-CoA-karboksilaz, bu yolla mevalonik asit oluşumunda yer alır. Mevalonik asit sentezi için optimal malonil-CoA ve asetil-CoA oranı: bir malonil-CoA molekülü başına iki asetil-CoA molekülü.
Yağ asidi biyosentezinin ana substratı olan malonil-CoA'nın mevalonik asit ve çeşitli poliizoprenoidlerin oluşumuna katılımı bir dizi biyolojik sistem için gösterilmiştir: güvercin ve sıçan karaciğeri, tavşan meme bezi ve hücresiz maya özleri. Mevalonik asidin bu biyosentez yolu esas olarak karaciğer hücrelerinin sitoplazmasında gözlenir. Bu durumda, sıçan karaciğerinin çözünür fraksiyonunda bulunan ve bir dizi kinetik ve düzenleyici özellik açısından mikrozomal enzimle aynı olmayan hidroksimetilglutaril-CoA redüktaz, mevalonat oluşumunda önemli bir rol oynar. Mikrozomal hidroksimetilglutaril-CoA redüktazın, asetoasetil-CoA-tiolaz ve HMG-CoA sentazın katılımıyla asetil-CoA'dan mevalonik asit biyosentez yolunun düzenlenmesinde ana bağlantı olduğu bilinmektedir. Bir dizi etki altında mevalonik asit biyosentezinin ikinci yolunun düzenlenmesi (açlık, kolesterol ile beslenme, bir yüzey aktif maddenin uygulanması - newt WR-1339), mikrozomal redüktazın dahil olduğu birinci yolun düzenlenmesinden farklıdır. Bu veriler mevalonik asidin biyosentezi için iki otonom sistemin varlığını göstermektedir. İkinci yolun fizyolojik rolü tam olarak çalışılmamıştır. Sadece ubikinon yan zinciri ve bazı tRNA'ların benzersiz N6 (Δ2-izopentil)-adenosin bazı gibi steroid olmayan maddelerin sentezi için değil, aynı zamanda biyosentez için de belirli bir öneme sahip olduğuna inanılmaktadır. steroidler (AN Klimov, ED. Polyakova).
Kolesterol sitelerinin ikinci aşamasında mevalonik asit skualene dönüştürülür. İkinci aşama reaksiyonları, mevalonik asidin ATP ile fosforilasyonu ile başlar. Sonuç olarak, mevalonik asidin 5"-pirofosforik esteri ve ardından 5"-pirofosforik esteri oluşur:
5 "-pirofosfomevalonik asit, üçüncül hidroksil grubunun müteakip fosforilasyonunun bir sonucu olarak, kararsız bir ara ürün oluşturur - 3"-fosfo-5"-pirofosfomevalonik asit, dekarboksile eden ve fosforik asidi kaybederek izopentenil pirofosfata dönüştürülür. Sonuncusu, dimetilalilpirofosfata izomerleştirilir.
Daha sonra, bu iki izomerik izopentenil pirofosfat (dimetilalil pirofosfat ve izopentenil pirofosfat) yoğunlaşarak pirofosfatı serbest bırakır ve geranil pirofosfat oluşturur. İzopentenil pirofosfat, geranil pirofosfat ile yeniden birleşerek farnesil pirofosfat ile sonuçlanır.
Asetil-CoA'dan palmitik asit (C16) sentezi.
1) Karaciğer hücrelerinin ve yağ dokusunun sitoplazmasında akar.
2) Değer: yağların ve fosfolipitlerin sentezi için.
3) Yemekten sonra (emilim döneminde) ilerler.
4) Glikozdan elde edilen asetil-CoA'dan oluşur (glikoliz → OPVA → Asetil-CoA).
5) Bu süreçte 4 reaksiyon sırayla tekrarlanır:
yoğunlaşma → geri kazanım → dehidrasyon → geri kazanım.
Her LCD döngüsünün sonunda 2 karbon atomu kadar uzar.
Donör 2C - malonil-CoA.
6) NADPH + H+ iki indirgeme reaksiyonunda yer alır (%50 PPP'den, %50 MALIK enziminden gelir).
7) Sadece ilk reaksiyon doğrudan sitoplazmada ilerler (düzenleyici).
Kalan 4 sikliktir - özel bir palmitat sentaz kompleksi üzerinde (sadece palmitik asidin sentezi)
8) Sitoplazmada düzenleyici bir enzim işlev görür - Asetil-CoA-karboksilaz (ATP, vit. H, biotin, IV sınıfı).
Palmitat sentaz kompleksinin yapısı
Palmitat sentaz, 2 alt birimden oluşan bir enzimdir.
Her biri 7 aktif merkeze sahip bir PPC'den oluşur.
Her aktif merkez kendi reaksiyonunu katalize eder.
Her PPC, üzerinde sentezin gerçekleştiği (fosfopantetonat içerir) bir asil transfer proteini (ACP) içerir.
Her alt birimin bir HS grubu vardır. Birinde, HS grubu sistein'e, diğerinde fosfopantotenik aside aittir.
mekanizma
1) Karbonhidratlardan elde edilen Asetil-Coa, FA sentezinin gerçekleştiği sitoplazmaya giremez. TCA'nın ilk reaksiyonu - sitrat oluşumu ile ortaya çıkar.
2) Sitoplazmada sitrat, Asetil-Coa ve oksaloasetata parçalanır.
3) Oksaloasetat → malat (ters yönde CTA reaksiyonu).
4) Malat → ODPVK'da kullanılan piruvat.
5) Asetil-CoA → FA sentezi.
6) Asetil-CoA-karboksilazın etkisi altındaki Asetil-CoA, malonil-CoA'ya dönüştürülür.
Asetil-CoA karboksilaz enziminin aktivasyonu:
a) insülin etkisi altında alt birimlerin sentezini artırarak - üç tetramer ayrı ayrı sentezlenir
b) sitratın etkisi altında üç tetramer birleşir ve enzim aktive olur
c) Açlık sırasında glukagon enzimi inhibe eder (fosforilasyon yoluyla), yağ sentezi olmaz
7) sitoplazmadan bir asetil CoA, palmitat sentazın HS-grubuna (sisteinden) transfer edilir; ikinci alt birimin HS-grubu başına bir malonil-CoA. Ayrıca palmitat sentaz oluşur:
8) yoğunlaşmaları (asetil CoA ve malonil-CoA)
9) kurtarma (donör - PPP'den NADPH + H +)
10) dehidrasyon
11) geri kazanım (malik-enzimden donör - NADPH + H+).
Sonuç olarak, asil radikali 2 karbon atomu kadar artar.
 |
Yağların mobilizasyonu
Açlık veya uzun süreli fiziksel aktivite sırasında, glukagon veya adrenalin salınır. Adipositlerde bulunan adipoz dokuda TAG lipazı aktive ederler. doku lipazı(hormona duyarlı). Yağ dokusundaki yağları gliserol ve yağ asitlerine parçalar. Gliserol, glukoneogenez için karaciğere gider. FA'lar kan dolaşımına girer, albümin ile bağlanır ve organ ve dokulara girer, enerji kaynağı olarak kullanılır (tüm organlar, beyin dışında oruç tutma veya uzun süreli egzersiz sırasında glikoz ve keton cisimleri kullanır).
Kalp kası için, yağ asitleri ana enerji kaynağıdır.
β-oksidasyon
β-oksidasyon- enerji elde etmek için yağ asitlerini ayırma işlemi.
1) FA katabolizmasının asetil-CoA'ya özgü yolu.
2) Mitokondride akar.
3) 4 tekrarlayan reaksiyon içerir (yani koşullu döngüsel):
oksidasyon → hidrasyon → oksidasyon → bölünme.
4) Her döngünün sonunda FA, asetil-CoA formunda 2 karbon atomu ile kısaltılır (CTC'ye girer).
5) 1 ve 3 reaksiyon - CPE ile ilişkili oksidasyon reaksiyonları.
6) Vit. B 2 - koenzim FAD, vit. PP - NAD, pantotenik asit - HS-KoA.
Sitoplazmadan mitokondriye FA transferinin mekanizması.
1. Mitokondriye girmeden önce FA'lar aktive edilmelidir.
Lipid çift membrandan sadece aktive edilmiş FA = açil-CoA taşınabilir.
Taşıyıcı L-karnitindir.
β-oksidasyonun düzenleyici enzimi karnitin açiltransferaz-I'dir (KAT-I).
2. CAT-I, yağ asitlerini zarlar arası boşluğa aktarır.
3. CAT-I'in etkisi altında açil-CoA, L-karnitin taşıyıcısına aktarılır.
Asilkarnitin oluşur.
4. İç zara yerleştirilmiş bir translokaz yardımıyla açilkarnitin mitokondriye taşınır.
5. Matrikste, CAT-II'nin etkisi altında FA, karnitin'den ayrılır ve β-oksidasyona girer.
Karnitin, zarlar arası boşluğa geri döner.
Β-oksidasyon reaksiyonları
1. Oksidasyon: FA, FAD (enzim asil-CoA-DH) → enoyl'in katılımıyla oksitlenir.
FAD, CPE'ye girer (p/o = 2)
2. Hidrasyon: enoil → β-hidroksiasil-CoA (enzim enoil hidrataz)
3. Oksidasyon: β-hidroksiasil-CoA → β-ketoasil-CoA (CPE'ye giren ve p / o = 3 olan NAD'nin katılımıyla).
4. Bölünme: β-ketoasil-CoA → asetil-CoA (HS-KoA'nın katılımıyla tiolaz enzimi).
Asetil-CoA → CTA → 12 ATP.
Açil-CoA (C-2) → sonraki β-oksidasyon döngüsü.
β-oksidasyonda enerji hesabı
Örneğin, meristik asit (14C).
Yağ asidinin ne kadar asetil-CoA'yı bozduğunu hesaplıyoruz
½ n = 7 → TCA (12ATP) → 84 ATP.
Kaç döngüyü bozduklarını sayarız
(1/2 n) -1 = 6.5 (1 reaksiyonda 2 ATP ve 3 reaksiyonda 3 ATP) = 30 ATP
· Sitoplazmada yağ asitlerinin aktivasyonu için harcanan 1 ATP'yi çıkarın.
Toplam - 113 ATP.
Keton cisimlerinin sentezi
Asetil-CoA'nın neredeyse tamamı CTK'ya girer. Keton cisimleri = aseton cisimlerinin sentezi için küçük bir kısım kullanılır.
keton cisimleri- asetoasetat, β-hidroksibutirat, aseton (patoloji için).
Normal konsantrasyon 0.03-0.05 mmol / l'dir.
sentezlenir sadece karaciğerdeβ-oksidasyon ile elde edilen asetil-CoA'dan.
Karaciğer dışındaki tüm organlar tarafından enerji kaynağı olarak kullanılır (enzim içermez).
Uzun süreli açlık veya diabetes mellitus ile keton cisimlerinin konsantrasyonu on kat artabilir, çünkü bu koşullar altında, sıvı kristaller ana enerji kaynağıdır. Bu koşullar altında, yoğun β-oksidasyon ilerler ve tüm asetil-CoA'nın CTC'de kullanılacak zamanı yoktur, çünkü:
Oksaloasetat eksikliği (glukoneogenezde kullanılır)
· β-oksidasyonun bir sonucu olarak, izositrat-DH'yi inhibe eden çok sayıda NADH + H + oluşur (3 reaksiyonda).
Sonuç olarak, keton cisimlerinin sentezi için asetil-CoA kullanılır.
Çünkü keton cisimleri asitlerdir, asit-baz dengesinde kaymaya neden olurlar. Asidoz oluşur (nedeniyle ketonemi).
Patolojik bir bileşen olarak idrarda atılmak ve görünmek için zamanları yoktur → ketüri... Ayrıca ağızdan aseton kokusu gelir. Bu duruma denir ketoz.
kolesterol metabolizması
Kolesterol(Xc), siklopentan perhidrofenantren halkasına dayalı monohidrik bir alkoldür.
27 karbon atomu.
Normal kolesterol konsantrasyonu 3.6-6.4 mmol / l'dir, 5'ten fazlasına izin verilmez.
Zar oluşturmak için (fosfolipidler: Xc = 1: 1)
Safra taşı sentezi
Steroid hormonlarının sentezi (kortizol, progesteron, aldosteron, kalsitriol, östrojen)
· UV etkisi altındaki ciltte D3 vitamini - kolekalsiferol sentezi için kullanılır.
Vücut yaklaşık 140 g kolesterol içerir (esas olarak karaciğer ve beyinde).
Günlük gereksinim 0,5-1 g'dır.
İçerdiği bir tek hayvansal ürünlerde (yumurta, tereyağı, peynir, karaciğer).
Xc bir enerji kaynağı olarak kullanılmaz, çünkü halkası CO2 ve H2O'ya bölünmez ve ATP salınmaz (enzim yok).
Fazla Chs atılmaz, birikmez, büyük kan damarlarının duvarında plak şeklinde biriktirilir.
Vücut 0,5-1 g Chs sentezler. Gıda ile ne kadar çok tüketilirse vücutta o kadar az sentezlenir (normal).
Vücuttaki Xc karaciğerde (%80), bağırsaklarda (%10), deride (%5), adrenal bezlerde, gonadlarda sentezlenir.
Vejeteryanlar bile yüksek kolesterol seviyelerine sahip olabilir. sentezi için sadece karbonhidratlara ihtiyaç vardır.
kolesterol biyosentezi
3 aşamada ilerler:
1) sitoplazmada - mevalonik asit oluşumundan önce (keton cisimlerinin sentezine benzer)
2) EPR'de - skualen için
3) EPR'de - kolesterole
Yaklaşık 100 reaksiyon.
Düzenleyici enzim β-hidroksimetilglutaril-CoA redüktazdır (HMG redüktaz). Kolesterol düşürücü statinler bu enzimi inhibe eder.)
HMG redüktaz düzenlemesi:
a) Aşırı diyet kolesterolü tarafından negatif geri besleme ilkesi tarafından engellenir
b) Enzim sentezi (östrojen) artabilir veya azalabilir (kolesterol ve safra taşları)
c) Enzim, defosforilasyon yoluyla insülin tarafından aktive edilir.
d) Çok fazla enzim varsa, fazlalık proteoliz ile parçalanabilir.
Kolesterol asetil-CoA'dan sentezlenir, karbonhidratlardan elde edilen(glikoliz → ODPVK).
Karaciğerde oluşan kolesterol, VLDL'de çözülmemiş yağ ile birlikte paketlenir. VLDL bir apoprotein B100'e sahiptir, kan dolaşımına girer ve apoprotein C-II ve E'nin bağlanmasından sonra LP-lipazına giren olgun VLDL'ye dönüşür. LDL lipaz, VLDL'den yağları (%50) uzaklaştırarak %50-70 kolesterol esterlerinden oluşan LDL'yi bırakır.
Tüm organ ve dokulara kolesterol sağlar
· Hücrelerde B100'de LDL'yi tanıyan ve absorbe eden reseptörler vardır. Hücreler, B100 reseptörlerinin sayısını artırarak veya azaltarak kolesterol arzını düzenler.
Diabetes mellitusta B100 glikozilasyonu (glikoz bağlanması) meydana gelebilir. Sonuç olarak hücreler LDL'yi tanımaz ve hiperkolesterolemi oluşur.
LDL kan damarlarına (aterojenik partikül) nüfuz edebilir.
LDL'nin %50'den fazlası, kolesterolün safra taşlarını sentezlemek ve kendi kolesterol sentezini inhibe etmek için kullanıldığı karaciğere geri döner.
Hiperkolesterolemiye karşı bir savunma mekanizması vardır:
Negatif geri besleme ilkesine göre kendi kolesterol sentezinin düzenlenmesi
Hücreler, B100 reseptörlerinin sayısını artırarak veya azaltarak kolesterol akışını düzenler.
HDL'nin işleyişi
HDL karaciğerde sentezlenir. Disk şeklindedir ve az miktarda kolesterol içerir.
HDL işlevleri:
Fazla kolesterolü hücrelerden ve diğer lipoproteinlerden uzaklaştırır
Diğer lipoproteinlere C-II ve E sağlar
HDL işleyişinin mekanizması:
HDL'de apoprotein A1 ve LCAT (enzim lesitin kolesterol açiltransferaz) bulunur.
HDL kan dolaşımına salınır ve LDL ona yaklaşır.
A1 LDL'ye göre, çok fazla kolesterolleri olduğu kabul edilir ve LHAT'ı aktive ederler.
LCAT, FA'leri HDL fosfolipidlerinden ayırır ve bunları kolesterole aktarır. Kolesterol esterleri oluşur.
Kolesterol esterleri hidrofobik olduğundan lipoproteine geçerler.
KONU 8
MADDELERİN YÖNTEMİ: PROTEİN DEĞİŞİMİ
sincaplar - Bunlar, peptit bağları ile birbirine bağlanan a-amino asit kalıntılarından oluşan yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerdir.
Peptit bağları, bir amino asidin a-karboksil grubu ile onu takip eden diğerinin amino grubu olan a-amino asit arasında bulunur.
Proteinlerin işlevleri (amino asitler):
1) plastik (ana işlev) - kas proteinleri, dokular, taşlar, karnitin, kreatin, bazı hormonlar ve enzimler amino asitlerden sentezlenir;
2) enerji
a) Gıda ile fazla alınması durumunda (> 100 g)
b) uzun süreli açlık ile
tuhaflık:
Amino asitler, yağların ve karbonhidratların aksine, yatırılmamış .
Vücuttaki serbest amino asitlerin miktarı yaklaşık 35 g'dır.
Vücut için protein kaynakları:
Gıda proteinleri (ana kaynak)
doku proteinleri
· Karbonhidratlardan sentezlenir.
azot dengesi
Çünkü Vücuttaki tüm azotun %95'i amino asitlere aittir, o zaman değişimleri şu şekilde değerlendirilebilir: azot dengesi - gelen nitrojen ve idrarla atılan oranı.
ü Pozitif - geldiğinden daha az salınır (çocuklarda, hamile kadınlarda, hastalıktan sonraki iyileşme döneminde);
ü Olumsuz - geldiğinden daha fazla salınır (yaşlılık, uzun süreli hastalık dönemi);
ü azot dengesi - sağlıklı insanlarda.
Çünkü gıda proteinleri - amino asitlerin ana kaynağı, sonra “ proteinli beslenmenin faydası ».
Tüm amino asitler ayrılır:
Değiştirilebilir (8) - Ala, Gli, Ser, Pro, Glu, Gln, Asp, Asn;
· Kısmen değiştirilebilir (2) - Arg, Gis (yavaş sentezlenir);
Koşullu olarak değiştirilebilir (2) - Cis, Tyr (sentezlenebilir şartıyla yeri doldurulamaz olanların makbuzları - Met → Cis, Fen → Tyr);
Yeri doldurulamaz (8) - Val, Ile, Lei, Liz, Met, Tre, Saç kurutma makinesi, TPF.
Bu bağlamda, proteinler tahsis edilir:
ü Tam - tüm gerekli amino asitleri içerir
ü Arızalı - Met ve TPF içermez.
Proteinlerin sindirimi
özellikler:
1) Proteinler mide, ince bağırsakta sindirilir.
2) Enzimler - peptidazlar (peptit bağlarını parçalamak):
a) ekzopeptidaz - C-N uçlarından kenarlar boyunca
b) endopeptidaz - proteinin içinde
3) Mide ve pankreas enzimleri aktif olmayan bir biçimde üretilir - enzimler(kendi dokularını sindirecekleri gibi)
4) Enzimler, kısmi proteoliz ile aktive edilir (PPC'nin bir kısmının bölünmesi)
5) Bazı amino asitler kalın bağırsakta çürümeye maruz kalır.
 |
1. Ağız boşluğunda sindirilmezler.
2. Midede proteinler şunlardan etkilenir: pepsin(endopeptidaz). Aromatik amino asitlerin (Tyr, Phen, TPF) amino gruplarının oluşturduğu bağları parçalar.
Pepsin, ana hücreler tarafından inaktif olarak üretilir. pepsinojen.
Parietal hücreler hidroklorik asit üretir.
HCl fonksiyonları:
ü Pepsin için optimum bir pH oluşturur (1.5 - 2.0)
ü Pepsinojeni aktive eder
ü Proteinleri denatüre eder (enzim etkisini kolaylaştırır)
ü Bakterisidal etki
Pepsinojen aktivasyonu
HCl'nin etkisi altındaki pepsinojen, 42 amino asidin yavaşça parçalanmasıyla aktif pepsine dönüştürülür. Daha sonra aktif pepsin, pepsinojeni hızla aktive eder ( otokatalitik olarak).
Böylece midede proteinler, bağırsaklara giren kısa peptitlere parçalanır.
3. Bağırsakta, pankreatik enzimler peptitler üzerinde etkilidir.
Tripsinojen, kimotripsinojen, proelastaz, prokarboksipeptidaz aktivasyonu
Bağırsakta, enteropeptidazın etkisi altında aktive edilir. tripsinojen... Sonra ondan etkinleştirildi tripsin kısmi proteoliz ile diğer tüm enzimleri aktive eder (kimotripsinojen → kimotripsin, proelastaz → elastaz, prokarboksipeptidaz → karboksipeptidaz).
tripsin Lys veya Arg karboksil grupları tarafından oluşturulan bağları parçalar.
kimotripsin- aromatik amino asitlerin karboksil grupları arasında.
elastaz- karboksil grupları Ala veya Gly tarafından oluşturulan bağlar.
karboksipeptidaz C-terminalinden karboksil bağlarını koparır.
Böylece bağırsakta kısa di-, tripeptitler oluşur.
4. Bağırsak enzimlerinin etkisi altında serbest amino asitlere parçalanırlar.
enzimler - di-, tri-, aminopeptidaz... Türe özgü değildirler.
Oluşan serbest amino asitler, Na + ile (konsantrasyon gradyanına karşı) ikincil aktif taşıma tarafından emilir.
5. Bazı amino asitler çürür.
çürüme - gazların (NH 3, CH 4, CO 2, merkaptan) salınımı ile amino asitlerin düşük toksik ürünlere parçalanmasının enzimatik süreci.
Anlamı: bağırsak mikroflorasının hayati aktivitesini korumak (çürüme sırasında Tyr toksik ürünler fenol ve kresol, TPF - indol ve skatol oluşturur). Zehirli ürünler karaciğere girer ve zararsız hale gelir.
amino asit katabolizması
Ana yol deaminasyon - amino grubunun amonyak şeklinde enzimatik bölünmesi ve azotsuz keto asit oluşumu.
oksidatif deaminasyon
Oksidatif olmayan (Ser, Tre)
Molekül içi (Onun)
hidrolitik
Oksidatif deaminasyon (temel)
A) Doğrudan - sadece Glu için, tk. diğerleri için enzimler aktif değildir.
2 aşamada ilerler:
1) enzimatik
2) kendiliğinden
Sonuç olarak, amonyak ve α-ketoglutarat oluşur.
Transaminasyon fonksiyonları:
ü Çünkü reaksiyon tersine çevrilebilir, esansiyel olmayan amino asitlerin sentezine hizmet eder;
ü Katabolizmanın ilk aşaması (amino asitlerin miktarı değişmediğinden transaminasyon katabolizma değildir);
ü Azotun vücutta yeniden dağılımı için;
ü Glikolizde hidrojen transferinin malat-aspartat mekik mekanizmasına katılır (6 reaksiyon).
ALT ve AST aktivitesini belirlemek için kalp ve karaciğer hastalıklarının teşhisi için klinikte de Ritis katsayısı ölçülür:
0.6'da - hepatit,
1 - siroz,
10 - miyokard enfarktüsü.
dekarboksilasyon amino asitler - amino asitlerden CO2 formunda karboksil grubunun enzimatik bir bölünme süreci.
Sonuç olarak, biyolojik olarak aktif maddeler oluşur - Biyojenik aminler.
Enzimler dekarboksilazlardır.
Koenzim - piridoksal fosfat ← vit. 6'DA.
Bir etki uyguladıktan sonra biyojenik aminler 2 şekilde zararsız hale gelir:
1) Metilasyon (CH3 ilavesi; donör - SAM);
2) NH3 (enzim MAO - monoamin oksidaz) formunda amino grubunun bölünmesiyle oksidasyon.
Yükleniyor ...